地热梯级利用供热系统运行策略研究

【摘要】：当今社会,资源匮乏和环境污染问题日益严重,地热资源作为一种清洁的可再生能源,其发展具有一定的前景和优势,应用于地热供热方面的技术日趋成熟。但随着节能工作的不断深入,人们已经越来越认识到供热节能,更重要的是能量和品质上的匹配。因而对供热系统的运行策略的研究则显得尤为重要,地热水结合水源热泵的梯级利用的热源形式有效地提高了地热水的利用率。因此,分析地热梯级利用供热系统的应用模型,寻求能源利用的最优匹配形式及运行策略,进而挖掘供热系统的节能潜力及高效地利用地热资源的方法是本文研究的重点。 本文主要针对应用地热梯级利用系统主要构件如板式换热器、水源热泵机组、地板辐射采暖、散热器及输配系统分别建模分析其热力模型及特性。对天津团泊湖地热利用系统及天津工业大学地热供热系统进行建模,分析两种不同形式的地热梯级利用模型,在此模型热力基础上,结合室外气象参数变化对供热负荷的影响,分析整个系统的地热水运行流量,热泵机组匹配形式及输配系统的运行情况。建立系统目标函数,对系统模型最优化形式进行求解,从而确定在不同室外温度下能源的配置形式及运行策略方式,从而提高地热水的利用率、降低系统的运行能耗及费用。 通过系统模型的分析,得到以下结果: 在负荷较小的情况下,优先利用地热资源,当负荷较大时启动热泵及其他热源形式,根据室外温度的变化,通过建立系统的目标函数及约束条件限制,结合优化的分析方法,确定最优的地热水出水流量及系统的循环水流量,进而确定热源的匹配形式及运行控制策略。本文构建了地热梯级利用模型,模型的能源配置形式、优化的运行控制策略方法及实现控制调节的措施,该模型可以被简化、演化,能够广泛应用于其它地热供热系统。 【关键词】：地热梯级利用 水源热泵 采暖 运行策略 优化
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU833
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 供热系统运行策略及问题分析9-11
• 1.2.1 供需不平衡9-10
• 1.2.2 供热系统调节策略10
• 1.2.3 供热系统发展趋势10-11
• 1.3 地热供热技术在国内外应用11-14
• 1.3.1 地热供热技术11-13
• 1.3.2 国内外研究现状13-14
• 1.3.3 存在的技术问题14
• 1.4 研究内容、方法14-15
• 1.5 研究意义15-16
• 第二章 系统模型分析16-43
• 2.1 板式换热器模型16-26
• 2.1.1 传热分析17-19
• 2.1.2 传热计算19
• 2.1.3 相对传热系数计算及简化19-26
• 2.2 散热器模型26-30
• 2.3 地板辐射采暖模型30-34
• 2.3.1 传热分析30-32
• 2.3.2 地板辐射采暖调节公式32-34
• 2.4 水泵模型34-35
• 2.4.1 水泵定速调节34
• 2.4.2 水泵变速调节34-35
• 2.5 热泵机组模型35-43
• 2.5.1 温度对机组性能影响36-37
• 2.5.2 流量对机组性能影响37-40
• 2.5.3 多台机组联合运行策略40-43
• 第三章 供热系统分析43-53
• 3.1 采暖负荷理论计算43-44
• 3.2 室外气象参数分析44-46
• 3.3 供热调节46-50
• 3.3.1 质调节47-50
• 3.3.2 分阶段变流量调节50
• 3.4 地热供热经济分析50-53
• 第四章 系统运行策略分析53-90
• 4.1 典型地热梯级利用模型分析53-63
• 4.1.1 模型的热力分析55-57
• 4.1.2 地热运行参数的分析57-58
• 4.1.3 控制原则58
• 4.1.4 控制目标58-59
• 4.1.5 控制流程59-63
• 4.2 团泊胡项目运行策略分析63-73
• 4.2.1 项目概况63-64
• 4.2.2 运行策略优化64-73
• 4.3 天津工业大学运行策略分析73-80
• 4.3.1 项目概况73-75
• 4.3.2 设计工况运行策略75-80
• 4.4 实际运行工况分析80-85
• 4.4.1 校园建筑能耗的特点80-82
• 4.4.2 运行策略分析82-85
• 4.5 能效比及地热利用率85-89
• 4.5.1 地热供暖系统能效比86-88
• 4.5.2 地热水热能利用率88-89
• 4.6 小结89-90
• 第五章 结论与展望90-92
• 5.1 结论90-91
• 5.2 展望91-92
• 参考文献92-95
• 发表论文和参加科研情况说明95-96
• 致谢96

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